專利名稱：熱噴墨墨和使用該墨的墨盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有優(yōu)良的貯藏穩(wěn)定性的熱噴墨墨和用于容納該墨的墨盒。

背景技術(shù)：
噴墨記錄方法為包括引起小墨滴飛到普通紙或?qū)Ｓ霉鉂山橘|(zhì)以形成圖像的記錄方法。該方法已隨著記錄設(shè)備的價格降低和該設(shè)備記錄速度的提高的進步而迅速普及。特別是，因為數(shù)碼相機已經(jīng)普及，對照片圖片質(zhì)量的需求日益增高，要求圖像質(zhì)量的額外的改善和在額外的高速下打印。因此，要求比常規(guī)技術(shù)更為復(fù)雜的技術(shù)，該技術(shù)的實例包括墨滴尺寸的降低；噴嘴排列密度增大；與噴嘴數(shù)量增加有關(guān)的頭長度的增大；和對墨滴噴射的控制。
另一方面，熱噴墨記錄模式為包括以下的模式通過使用熱能使墨發(fā)泡；再將墨噴射至記錄介質(zhì)。該模式使高速、高密度、高精度、高質(zhì)量記錄成為可能，并且適于著色和記錄設(shè)備的尺寸縮小。用于該記錄模式的普通頭包括用于噴墨記錄頭的基板，在其上生產(chǎn)用于使墨發(fā)泡的熱元件和電連接至該熱元件的配線；在該基板上用于噴射墨的流路。
此外，以各種方式改進用于該噴墨記錄頭的基板以便節(jié)省輸入的電能并且可以防止與墨的發(fā)泡相關(guān)的發(fā)熱部破壞導(dǎo)致的基板壽命的縮短。特別地，以多種方式改進置于一對配線圖案間的用于保護熱元件的保護層免受墨的影響。
從熱效率的觀點，保護層具有高熱傳導(dǎo)率或小厚度是有利的。然而，從保護連接至熱元件的配線免受墨影響的觀點，保護層具有大的厚度是有利的。因此，從能效和可靠性的觀點，保護層的厚度必須設(shè)定為最佳厚度。特別地，與墨接觸的層同時受到由墨發(fā)泡引起的氣穴損傷，即機械損傷，和在高溫下由與墨組分的化學(xué)反應(yīng)引起的損傷，即化學(xué)損傷的影響，所以需要充分考慮機械損傷和化學(xué)損傷的影響。
考慮到前述，噴墨基板的保護層通常具有對于抗機械損傷和化學(xué)損傷具有高穩(wěn)定性的層作為上層(即，與墨接觸的層)，和將用于保護配線的絕緣層作為下層。具體地說，通常，將機械和化學(xué)同時極為穩(wěn)定的Ta層作為上層形成，并將可容易通過使用現(xiàn)存半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備形成并且穩(wěn)定的SiN層、SiO層或SiC層作為下層形成。
對前述的具體描述如下。將具有厚度在約0.2μm以上至1μm以下的范圍內(nèi)的SiN層作為配線上的保護層形成，然后形成作為上層的保護層。稱為耐氣穴層的Ta層具有厚度在0.2μm至0.5μm的范圍內(nèi)，因為該層充當(dāng)克服氣穴損傷的層而作為上層形成。以此構(gòu)成，達到噴墨基板的熱元件的壽命和可靠性之間的兼容。
日本專利申請?zhí)亻_平05-330048公開，作為使用熱頭的噴墨技術(shù)，使用包含特定比例Si、N或Ir的材料用于熱元件以改善耐久性和熱轉(zhuǎn)化效率的噴墨頭。還公開從改善熱頭的噴射耐久性和抑制由噴射引起的沉積至發(fā)熱部的沉淀(參見日本專利申請?zhí)亻_平06-093218)的觀點，包含特定濃度螯合劑的墨。還公開包含具有甲基或亞甲基和羧基的酸的銨鹽(參見日本專利申請?zhí)亻_2002-012803)的墨。那些常規(guī)技術(shù)各自涉及與噴射期間有關(guān)的對Ta層腐蝕的抑制或當(dāng)將Ta層配置為發(fā)熱部保護層的表面層時對沉積到Ta層上的沉淀的抑制。此外，墨以特定濃度包含特定化合物，從而對沉淀的沉積和由噴射期間引起的Ta層的腐蝕之間的平衡進行優(yōu)化以延長墨的壽命。


發(fā)明內(nèi)容
在其中將噴墨頭直接安裝在儲墨器上以使頭和儲墨器彼此一體化的墨盒的情況下，根據(jù)成本和生產(chǎn)，需要將該頭直接裝配(implemented)在構(gòu)成墨盒的塑料外殼上。因此，采用根據(jù)如上所述的熱模式的此噴墨頭趨于引起與噴嘴數(shù)量和噴嘴排列密度的增加有關(guān)的發(fā)泡導(dǎo)致的熱累積，所以在某些情況下熱效率損失。此外，從節(jié)省輸入的電能的觀點，要求具有高熱效率的構(gòu)成。
考慮到前述，本發(fā)明的發(fā)明人已研究通過將上層從保護層除去，通過只用絕緣層作為主要由氮化硅、氧化硅或碳化硅如SiN、SiO或SiC組成的下層構(gòu)成保護層以替代上層和下層。此構(gòu)成對熱效率是有利的，并且對以下的抑制是有利的由層缺陷引起的產(chǎn)量減少；以及成本的增加，因為該構(gòu)成為簡單層構(gòu)成。該構(gòu)成對抗氣穴損傷的耐久性也是有利的，因為熱效率提高并且輸入的電能可因此減少。即，通過只用如上所述常規(guī)為下層的絕緣層構(gòu)成保護層對于具有根據(jù)熱模式的噴墨頭的一體化墨盒是優(yōu)選的。
然而，作為另外的具體研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)具有該構(gòu)成的根據(jù)熱模式的噴墨頭包括下列新問題。即，本發(fā)明人最近揭示將氮化硅、氧化硅或碳化硅作為主要組分的絕緣保護層在墨中溶解，并且保護層的厚度在不包括發(fā)泡和假設(shè)例如物流的長期貯藏期間降低。此外，保護層厚度的降低提高施加于墨的發(fā)泡能量，所以在頭上施加驅(qū)動脈沖時，與由異常發(fā)泡引起的噴射故障有關(guān)的圖像劣化和由發(fā)熱部溫度異常降低引起的打印耐久性降低趨于發(fā)生。這是本發(fā)明的第一個問題。
認為上述現(xiàn)象通過與以下不同的機理發(fā)生由常規(guī)已知的發(fā)泡現(xiàn)象引起的高溫高壓下的熱沖擊；和由于氣穴等引起的發(fā)熱部的腐蝕。本發(fā)明的發(fā)明人進行的研究顯示，在由發(fā)泡引起的發(fā)熱部的耐久性和由上述不包括發(fā)泡的物流貯藏引起的絕緣保護層的溶解之間沒有關(guān)聯(lián)。甚至在各自具有充分的由發(fā)泡引起的噴射耐久性的墨和頭的組合中，在某些情況下由于上述溶解現(xiàn)象，墨的貯藏穩(wěn)定性劣化。
另一方面，墨可能含有雜質(zhì)或多價金屬，雜質(zhì)是構(gòu)成墨的材料的雜質(zhì)，多價金屬的來源從墨所接觸的構(gòu)件析出的。本發(fā)明的發(fā)明人已證實，在噴墨頭的噴嘴部沉淀的多價金屬是造成墨噴射故障的原因。特別地，現(xiàn)已提高圖像質(zhì)量的改善，在噴墨頭中噴嘴數(shù)量和噴嘴排列密度的額外增加是超前的。此外，墨的噴射故障主要影響特別是在此類頭中的圖像的形成，所以必須盡可能地防止墨的噴射故障。本發(fā)明的發(fā)明人已將防止墨的噴射故障作為本發(fā)明的第二問題。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)包含特定著色劑的墨溶解上述絕緣保護層。對墨中的著色劑同時強調(diào)其耐候性和彩色顯影性而進行選擇，因為著色劑是對打印機的圖像特性具有顯著影響的重要因素。因而，在某些情況下，具有改善噴墨記錄圖像質(zhì)量的能力的著色劑溶解絕緣保護層而降低保護層厚度。此外，保護層厚度的降低提高待施加于墨的發(fā)泡能量，所以在頭上施加驅(qū)動脈沖時，與由于異常發(fā)泡的噴射故障有關(guān)的圖像劣化和由于發(fā)熱部溫度異常升高導(dǎo)致的打印耐久性降低趨于發(fā)生。這是本發(fā)明的第三問題。
通過如下所述的本發(fā)明達到上述目的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供用于貯藏墨的墨盒，其包含設(shè)置有產(chǎn)生用于從噴射口噴射墨的熱能的發(fā)熱部的熱噴墨頭，其中該發(fā)熱部在其與墨接觸的表面具有包含選自由氧化硅、氮化硅和碳化硅組成的組中的至少一種的保護層，并且該墨包含溶解該保護層的物質(zhì)和由下列通式(1)表示的化合物，并且在墨中由通式(1)表示的化合物的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系 式(1)
其中A表示具有1至4個碳原子的亞烷基或亞鏈烯基(alkenylene)，其與氮原子、羰基和R3形成環(huán)，R1和R4的每一個獨立地表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；?、氨基甲?；⑷〈蚍侨〈聂然腿〈蚍侨〈幕酋；娜我环N，R2表示鍵合至A的任意碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；?、氨基甲?；?、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺酰基的任一種，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于熱噴墨頭的墨，該熱噴墨頭設(shè)置有產(chǎn)生用于從噴射口噴射墨的熱能的發(fā)熱部，其中該發(fā)熱部在其與墨接觸的表面具有包含選自由氧化硅、氮化硅和碳化硅組成的組中的至少一種的保護層，并且該墨包含溶解該保護層的物質(zhì)和由下列通式(1)表示的化合物，并且在墨中由通式(1)表示的化合物的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系 式(1)
其中A表示具有1至4個碳原子的亞烷基或亞鏈烯基，其與氮原子、羰基和R3形成環(huán)，R1和R4的每一個獨立地表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；?、氨基甲?；⑷〈蚍侨〈聂然腿〈蚍侨〈幕酋；娜我环N，R2表示鍵合至A的任意碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；被柞；?、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺?；娜我环N，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
根據(jù)本發(fā)明，提供以下噴墨墨，在將墨施加于根據(jù)熱模式的，其中設(shè)置用于與墨接觸的表面的保護層只由包含氧化硅、氮化硅和碳化硅的任一種的絕緣保護層構(gòu)成的噴墨頭的情況下，該噴墨墨顯示小的驅(qū)動脈沖變化和小的輸出的圖像變化，提供充分的噴射特性和充分的打印耐久性，顯示小的與打印有關(guān)的溫度升高，并且即使在物流或長期貯藏在例如其中將墨安裝在記錄設(shè)備上的狀態(tài)下之后也能夠穩(wěn)定形成良好圖像；以及墨盒。



圖1為記錄頭(即墨盒)的透視圖。
圖2為記錄頭(即墨盒)的分解圖。
圖3為記錄元件基板的部分剖視圖。
圖4A和4B為各自示意性表示熱噴墨頭的噴嘴結(jié)構(gòu)的圖。
圖5為示意性示出Si基板的圖。
圖6為記錄頭(即墨盒)的部分截面圖。
圖7為表示噴墨記錄設(shè)備的圖。
圖8為表示由通式(1)或(2)表示的化合物濃度和適合使用的多元羧酸濃度的圖。

具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)良好地抑制保護層溶解的特定的化合物。此外，已發(fā)現(xiàn)特定化合物和溶解保護層的物質(zhì)在墨中的共存可防止由于保護層厚度降低引起的圖像劣化和打印耐久性的降低，以及保持連貫噴射可靠性，從而完成了本發(fā)明。
下文中，將通過優(yōu)選實施方案更詳細地描述本發(fā)明。
(墨) 甚至當(dāng)該墨與保護層長期接觸時，本發(fā)明的墨也可有效抑制由包含氮化硅、氧化硅或碳化硅的材料形成的保護層的溶解。另外，因為該墨甚至可抑制由于多價金屬洗脫引起的有害作用，并同時保持高水平的噴射可靠性，所以該墨是優(yōu)良的。下文中，將具體描述根據(jù)本發(fā)明的墨的組分。
(溶解保護層的物質(zhì)) 如下所述對特定物質(zhì)是否符合本發(fā)明的″溶解保護層的物質(zhì)″進行判斷。首先，在尺寸11mm×5mm的硅晶片的表面形成具有厚度400nm的SiN層。接著，在60℃下將具有SiN層的硅晶片浸沒在封閉容器內(nèi)50mmol/l待判斷的物質(zhì)的溶液中。一周以后，將具有SiN層的硅晶片取出，用純水洗滌并干燥，然后測量SiN層的厚度。將得到的測量結(jié)果為與浸沒前的SiN層厚度相比，浸沒后使厚度減少5％以上的物質(zhì)定義為本發(fā)明的″溶解保護層的物質(zhì)″。應(yīng)注意SiN層的厚度可通過常規(guī)方法測量。例如，該厚度可通過使用非接觸式厚度測量設(shè)備(商品名NANOSPEC/AFT Model 210，由Nanometorics Japan，Ltd.制造)測量。
本發(fā)明的發(fā)明人已試驗證實上述試驗條件基本符合將裝有墨的墨盒靜止保存約2年的狀態(tài)。此外，已證實上述試驗條件基本與60℃下30天的條件等同，該條件為以下所示的實施例的任一者中墨盒貯藏的條件。因此，在上述的試驗條件下硅晶片浸沒到溶液中的時期的1周，與實施例的任一者中進行的墨盒貯藏試驗的時期30天相比較短。如下描述本發(fā)明的發(fā)明人考慮該時期間的差異的原因。在上述實驗條件下，上述包含溶解保護層的物質(zhì)的溶液體積值不限定，這是因為體積以使SiN層的溶解不受由溶解引起的化學(xué)物質(zhì)在溶液中濃度的增加的影響的方式而增加。同時，與試驗條件下溶液的體積相比，在實際的墨盒中與保護層接觸的墨體積是確定的并且極小，所以待溶解的化學(xué)物質(zhì)的濃度增加。結(jié)果，保護層溶解的速度慢，所以認為應(yīng)當(dāng)將儲藏試驗時期設(shè)定為長于硅晶片在上述試驗條件下浸沒到溶液中的時期。
溶解保護層的物質(zhì)不特別限定，只要該物質(zhì)滿足上述條件即可。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的特定物質(zhì)的實例包括下列化合物(3)和(4)，在某些情況下其每種可作為著色劑摻入墨中。關(guān)于那些著色劑的每種溶解保護層的具體機理不明。然而，本發(fā)明的發(fā)明人猜想，在每一上述著色劑的特定位置與充當(dāng)保護層組分的硅螯合而引起層厚度的降低。
化合物(3)
化合物(4)
另外，本發(fā)明的發(fā)明人已對在摻入墨的組分中除著色劑外溶解保護層的物質(zhì)溶解保護層的機理進行廣泛的研究。結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)與硅形成螯合物的物質(zhì)在保護層中使硅離子化而將硅溶解在墨中，所以將保護層腐蝕，并且因此層厚度降低。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人已對與其為形成保護層組分的硅容易地形成螯合物的化合物進行研究。結(jié)果，已揭示當(dāng)墨包含多元羧酸或其鹽時，在物流貯藏期間保護層的溶解顯著地發(fā)生。該多元羧酸或其鹽的具體實例包括檸檬酸、草酸、丙二酸、馬來酸、琥珀酸、富馬酸、衣康酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸、癸二酸、二聚酸、均苯四酸、偏苯三酸、葡萄糖酸和EDTA及其鹽。該鹽的具體實例包括堿金屬或堿土金屬的鹽；銨鹽；即伯、仲、叔胺鹽。在那些之中，特別優(yōu)選檸檬酸及其鹽。
應(yīng)注意，在本發(fā)明中，雖然著色劑或部分羧酸或鹽以離子狀態(tài)存在于墨中，為了方便，此狀態(tài)通過使用術(shù)語″包含著色劑″、″包含酸″或″包含鹽″表示。
(抑制保護層溶解的化合物) 本發(fā)明的發(fā)明人已對抑制設(shè)置給發(fā)熱部與墨接觸的表面的保護層的溶解的化合物進行了廣泛研究。結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)以上述通式(1)表示的化合物可有效地抑制保護層的溶解。該化合物抑制保護層溶解的機理不明。然而，本發(fā)明的發(fā)明人假想機理如下由通式(1)表示的化合物具有的極性具有使該化合物不與保護層中的硅螯合而與保護層中的硅相互作用的適當(dāng)?shù)闹?，所以將該化合物向保護層表面附近吸引而保護保護層的表面。結(jié)果，可有效防止溶解保護層的物質(zhì)與硅螯合。
此外，由通式(1)表示的化合物能夠有效防止作為長期貯藏的結(jié)果的由于著色劑或類似物質(zhì)的沉淀引起的噴嘴口堵塞，以及由于與水分蒸發(fā)有關(guān)的墨的粘度增加引起的間斷噴射特性的劣化，因為該化合物在保水性和在著色劑中的溶解性等方面是優(yōu)良的。然而，隨著由通式(1)表示的化合物分子量的增加，其在著色劑等中的溶解性趨于降低。結(jié)果，可能發(fā)生由于長期貯藏而導(dǎo)致噴嘴口堵塞的問題。另外，當(dāng)具有此高分子量的化合物以預(yù)定質(zhì)量濃度摻入墨中時，具有此高分子量的化合物的摩爾數(shù)與具有低分子量的化合物相比變小。結(jié)果，甚至當(dāng)具有此高分子量的化合物分子具有保水性時，預(yù)料到新問題，即其中趨于發(fā)生水分的蒸發(fā)或間斷噴射特性降低，其與具有此高分子量的化合物的保水能力相對低于具有低分子量的化合物的事實有關(guān)。根據(jù)這些觀點，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，由下列通式(2)表示的化合物作為抑制保護層溶解的化合物是更優(yōu)選的 式(2)
其中R1和R4的每一個表示具有1至4個碳原子的取代或非取代的烷基、氫原子、羥基、羧基和磺?；娜我环N，R2表示鍵合至除了R3以外組成五元環(huán)的氮原子、羰基或碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、具有1至4個碳原子的取代或非取代的烷基、羧基和磺?；娜我环N，n表示0至4的整數(shù)并且R3表示碳或氮原子。
由通式(2)表示的化合物的優(yōu)選實例包括亞乙基脲、2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮-1-(2-羥乙基)和二甲基咪唑啉酮。
當(dāng)以極小量加入以上示例的用于本發(fā)明的抑制保護層溶解度物質(zhì)的每一種時，難以抑制保護層的溶解。相反，當(dāng)以極大量加入每種物質(zhì)時，難以通過其與著色劑或類似物質(zhì)的組合保持高水平的噴射可靠性。因此，必須將摻入墨的抑制保護層溶解的物質(zhì)的濃度控制在特定范圍內(nèi)以使得墨的噴射可靠性能夠保持，并且可以有效抑制保護層的溶解。具體地，當(dāng)墨包含溶解保護層的物質(zhì)時，由通式(1)表示的化合物在墨中的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系。當(dāng)由通式(1)表示的化合物的含量相對于墨的總質(zhì)量小于1質(zhì)量％時，變得難以有效抑制保護層的溶解。當(dāng)該含量相對于墨的總質(zhì)量大于30質(zhì)量％時，變得難以保持墨的噴射可靠性。
同時，已揭示溶解保護層的物質(zhì)中的多元羧酸及其鹽在物流貯藏期間顯著溶解保護層。然而，該多元羧酸及其鹽在將墨充入和儲藏在儲墨器中時各自捕獲從與墨接觸的構(gòu)件洗脫的痕量金屬離子或類似物質(zhì)，并穩(wěn)定地將金屬離子或類似物質(zhì)溶解于墨中。該行為具有例如，在以下情況下對不可溶金屬氫氧化物或氧化物在噴嘴噴射口部的沉淀的抑制作用例如，其中將頭安裝在打印機主體上并長期放置，使噴嘴處于干燥狀態(tài)的情況，或其中在連續(xù)打印時未使用過的噴嘴干燥的狀態(tài)反復(fù)出現(xiàn)的情況。
本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)各自充當(dāng)溶解保護層的物質(zhì)的多元羧酸及其鹽摻入墨中時，對由于長期貯藏引起的保護層的溶解的抑制和由于從儲墨器洗脫的雜質(zhì)導(dǎo)致的噴射穩(wěn)定性劣化的降低之間的兼容性必須達到。為達到該兼容性，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，溶解保護層的物質(zhì)在墨中的濃度和抑制保護層的溶解的化合物在墨中的濃度之間存在優(yōu)選的關(guān)系。具體地，由通式(1)表示的充當(dāng)抑制保護層在墨中的溶解的化合物的含量X(質(zhì)量％)和多元羧酸及其鹽的含量Y(mmol/l)優(yōu)選滿足0.001≤Y≤0.02X+0.09的關(guān)系。該范圍對應(yīng)于圖8中外側(cè)梯形的范圍。
另外，從熱轉(zhuǎn)化效率和耐久性的觀點，要與下面將描述的頭發(fā)熱部的墨直接接觸的包含氧化硅、氮化硅或碳化硅的保護層的厚度優(yōu)選50nm以上至500nm以下。在厚度范圍中，熱轉(zhuǎn)化效率敏感地易受由保護層在墨中的溶解引起的厚度降低的影響。結(jié)果，損害效果，如異常發(fā)泡和待噴射的墨的量或墨噴射速度的大的變化趨于發(fā)生。從此觀點，上述由通式(1)表示的化合物的含量X(質(zhì)量％)特別優(yōu)選滿足3≤X≤25的關(guān)系。此外，多元羧酸及其鹽的含量Y(mmol/l)特別優(yōu)選滿足0.01≤Y≤0.01X+0.1的關(guān)系。該范圍對應(yīng)于圖8中內(nèi)側(cè)梯形的范圍。
下文中，將具體描述根據(jù)本發(fā)明的墨的其它任意組分。
(著色劑) 摻入根據(jù)本發(fā)明的墨的著色劑的優(yōu)選實例示于以下，但著色劑不限于下列。
C.I.直接黃8、11、12、27、28、33、39、44、50、58、85、86、87、88、89、98、100、110、132、173等 C.I.酸性黃1、3、7、11、17、23、25、29、36、38、40、42、44、76、98、99等 C.I.食用黃3等 C.I.顏料黃1、2、3、12、13、14、15、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、114、128、138、180等 C.I.直接紅2、4、9、11、20、23、24、31、39、46、62、75、79、80、83、89、95、197、201 、218、220、224、225、226、227、228、229、230等 C.I.酸性紅6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、42、51、52、80、83、87、89、92、106、114、115、133、134、145、158、198、249、265、289等 C.I.食用紅87、92、94等 C.I.直接紫107等 C.I.顏料紅2、5、7、12、48:2、48:4、57:1、112、122、123，168、184、202等 C.I.直接藍1、15、22、25、41、76、77、80、86、90、98、106、108、120、158、163、168、199、226、307等 C.I.酸性藍1、7、9、15、22、23、25、29、40、43、59、62、74、78、80、90、100、102、104、112、117、127、138、158、161、203、204、221、244等 C.I.顏料藍1、2、3、15、15:2、15:3、15:4、16、22、60等 C.I.酸性橙7、8、10、12、24、33、56、67、74、88、94、116、142等 C.I.酸性紅111、114、266、374等 C.I.直接橙26、29、34、39、57、102、118等 C.I.食用橙3等 C.I.活性橙1、4、5、7、12、13、14、15、16、20、29、30、84、107等 C.I.分散橙1、3、11、13、20、25、29、30、31、32、47、55、56等 C.I.顏料橙43等 C.I.顏料紅122、170、177、194、209、224等 C.I.酸性綠1、3、5、6、9、12、15、16、19、21、25、28、81、84等 C.I.直接綠26、59、67等 C.I.食用綠3等 C.I.活性綠5、6、12、19、21等 C.I.分散綠6、9等 C.I.顏料綠7、36等 C.I.酸性藍62、80、83、90、104、112、113、142、203、204、221、244等 C.I.活性藍49等 C.I.酸性紫17、19、48、49、54、129等 C.I.直接紫9、35、47、51、66、93、95、99等 C.I.活性紫1、2、4、5、6、8、9、22、34、36等 C.I.分散紫1、4、8、23、26、28、31、33、35、38、48、56等 C.I.顏料藍15:6等 C.I.顏料紫19、23、37等 C.I.直接黑17、19、22、31、32、51、62、71、74、112、113、154、168、195等 C.I.酸性黑2、48、51、52、110、115、156等 C.I.食用黑1、2等 炭黑 此外，其它可優(yōu)選用于本發(fā)明的著色劑的實例包括各自由下列通式(5)至(11)的任一個表示的著色劑 通式(5)
其中每個m獨立地表示1或2，并且每個M1獨立地表示氫原子、堿金屬、堿土金屬或有機胺的陽離子或銨離子。
由通式(5)表示的著色劑結(jié)構(gòu)的合適的具體實例包括但不限于以下示于表1中的此結(jié)構(gòu)。為了方便，將通式(5)兩端的環(huán)結(jié)構(gòu)定義為A環(huán)和B環(huán)，并將取代位置如下列通式(6)中所示的定義。以下示于表1中的數(shù)字各自表示示例化合物Y1至Y5中磺酸基的取代位置 通式(6)
其中每個m獨立地表示1或2，并且每個M1獨立地表示氫原子、堿金屬、堿土金屬或有機胺的陽離子或銨離子。
表1示例化合物Y1至Y4 由通式(6)表示的著色劑結(jié)構(gòu)的合適的具體實例包括但不限于，下列式中所示的示例化合物Y1。
示例化合物Y1
其它黃色類著色劑的實例包括具有在WO 99/43754和WO02/081580中描述的結(jié)構(gòu)的化合物 通式(6)
其中R1表示氫原子、烷基、羥基低級烷基、環(huán)己基、單烷基氨基烷基或二烷基氨基烷基和氰基低級烷基的任一種，Y表示氯原子、羥基、氨基和單烷基氨基或二烷基氨基(其在烷基上可具有選自由磺酸基、羧基和羥基組成的組中的取代基)的任一種，且R2、R3、R4、R5和R6各自獨立地表示氫原子、具有1至8個碳原子的烷基和羧基的任一種，條件是R2、R3、R4、R5和R6不同時表示氫原子。
由通式(7)表示的著色劑優(yōu)選的具體實例包括具有下列游離酸形式的結(jié)構(gòu)的示例化合物M1至M7。在本發(fā)明中，那些化合物中的示例化合物M7特別優(yōu)選使用 示例化合物M1
示例化合物M2
示例化合物M3
示例化合物M4
示例化合物M5
示例化合物M6
示例化合物M7
通式(8)
其中1＝0至2，m＝1至3且n＝1至3，條件是1+m+n＝3或4，取代基的取代位置為4-或4′-位置，M表示堿金屬或銨，R1和R2各自獨立地表示氫原子、磺酸基和羧基的任一種，條件是R1和R2不同時表示氫原子，Y表示氯原子、羥基、氨基和單烷基氨基或二烷基氨基的任一種。
在各自由通式(8)表示的著色劑中，優(yōu)選使用由以下所得的酞菁化合物使用通過使4-磺基鄰苯二甲酸衍生物和鄰苯二甲酸衍生物(或鄰苯二甲酸酐衍生物)在金屬化合物存在下相互反應(yīng)得到的4-磺基鄰苯二甲酸衍生物或酞菁化合物作為原料；并在將磺酸基轉(zhuǎn)化為氯化砜基后使原料與胺化劑在有機胺存在下反應(yīng)。即，已發(fā)現(xiàn)使用只在式(8)中4-和4′位置引入非取代的磺酰胺基(-SO2NH2)和取代磺酰胺基[下列通式(9)]得到的酞菁化合物的墨在耐環(huán)境氣體性(environmental gas resistance)方面是極為優(yōu)異的 通式(9)
其中R1和R2各自獨立地表示氫原子、磺酸基和羧基的任一種，條件是R1和R2不同時表示氫原子，Y表示氯原子、羥基、氨基和單烷基氨基或二烷基氨基的任一種。
由通式(9)表示的基團優(yōu)選的具體實例包括具有下列游離酸形式的結(jié)構(gòu)的基團。當(dāng)然，特別優(yōu)選使用示例化合物C1 示例化合物C1
示例化合物C2
示例化合物C3
示例化合物C4
示例化合物C5
示例化合物C6
示例化合物C7
通式(10)
其中R1和R2各自獨立地表示氫原子、羥基、氨基、羧基、磺酸基、具有1至4個碳原子的烷基或具有1至4個碳原子的烷氧基，R3和R4各自獨立地表示氫原子，具有1至4個碳原子的烷基，具有1至4個碳原子的烷氧基，羥基，具有1至4個碳原子并且可由羥基或具有1至4個碳原子的烷氧基取代的烷基，具有1至4個碳原子并可由羥基、具有1至4個碳原子的烷氧基、磺酸基或羧基取代的烷氧基或由烷基或酰基取代的氨基，并且n表示0或1； 通式(11)
其中R5、R6、R7和R8各自獨立地表示氫原子，羥基，氨基，羧基，磺酸基，具有1至4個碳原子的烷基，具有1至4個碳原子的烷氧基，由羥基、具有1至4個碳原子的烷氧基、磺酸基或羧基取代的烷氧基，具有1至4個碳原子并可額外地由羧基或磺酸基取代的烷氧基或由苯基、烷基或?；〈陌被⑶襫表示0或1。
示例化合物Bk1至Bk3以游離酸形式示于以下，作為由式(10)表示的著色劑的優(yōu)選的具體實例，并且示例化合物Bk4至Bk6以游離酸形式示于以下作為由式(11)表示的著色劑的優(yōu)選的具體實例。然而，要用于本發(fā)明中的著色劑不限于這些化合物。此外，可同時使用以下所示的此著色劑的兩種以上。在上述化合物中，特別優(yōu)選同時使用示例化合物Bk3和示例化合物Bk4。
示例化合物BK1
示例化合物BK2
示例化合物BK3
示例化合物Bk4
示例化合物Bk5
示例化合物Bk6
<水溶性有機溶劑和添加劑> 通過在水性介質(zhì)中將溶解保護層的物質(zhì)、由通式(1)表示的化合物和上述著色劑的任一種溶解或分散得到根據(jù)本發(fā)明的墨。優(yōu)選將水和水溶性有機溶劑的混合介質(zhì)用作該水性介質(zhì)。此時，對摻入何種水溶性有機溶劑無特別限定?？扇我馐褂酶鞣N水溶性有機溶劑的任一種。對該水溶性有機溶劑不特別限定，只要它們?yōu)樗苄约纯桑鋵嵗ù?、多元醇、聚乙二醇、乙二醇醚、含氮極性溶劑和含硫極性溶劑?？捎糜诒景l(fā)明的墨的水溶性有機溶劑的實例示于以下，但本發(fā)明不限于這些水溶性有機溶劑。
該水溶性有機溶劑的具體實例包括各自具有1至4個碳原子的鏈烷醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇；酰胺類，如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；酮類或酮醇類，如丙酮和雙丙酮醇；醚類，如四氫呋喃和二噁烷；聚亞烷基二醇，如聚乙二醇和聚丙二醇；其中亞烷基具有2至6個碳原子的亞烷基二醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、1，2，6-己三醇、硫二甘醇、己二醇和二甘醇；低級烷基醚乙酸酯，如聚乙二醇單甲基醚乙酸酯；多元醇的低級烷基醚，如乙二醇單甲基(或乙基)醚、二甘醇甲基(或乙基)醚和三甘醇單甲基(或乙基)醚；多元醇，如三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷；甘油；N-甲基-2-吡咯烷酮；2-吡咯烷酮；和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮?？蓡为毷褂蒙鲜鏊苄杂袡C溶劑的每種，或它們的兩種或更多種作為混合物使用。
此外，該墨可任選包含各種添加劑，如表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑、防銹劑、防腐劑、防霉劑、抗氧化劑、抗還原劑、蒸發(fā)促進劑、螯合劑和水溶性聚合物。
(成套墨) 本發(fā)明的成套墨優(yōu)選在一個儲墨器中的多種墨的組合。如何組合墨顏色不特別限定；可組合具有同樣顏色的墨，或可組合色相彼此不同的墨。該成套墨的具體實例包括三基色，即青色、品紅色和黃色組成的成套墨； 由黑色墨和淺青色墨及淺品紅色墨(所謂的淡青色墨和淡品紅色墨)組成的并且適于輸出照相圖像的成套墨；由專色(spot color)，即紅、綠和藍色組成的成套墨；由黑色墨和淺黑色墨以及更淺黑色墨(所謂的灰色墨和淺灰色墨)組成的成套墨。然而，本發(fā)明不特別限于那些成套墨。
本發(fā)明的發(fā)明人已對上述問題進行廣泛研究。結(jié)果，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，將與硅形成螯合物的化合物在多種墨的每種中的濃度設(shè)定在特定范圍內(nèi)，抑制用于形成頭的發(fā)熱部的保護層的氮化硅、氧化硅或碳化硅的溶解，甚至在長期貯藏后也保證良好的噴射特性，并使圖像能夠穩(wěn)定形成。特別地，在保護層溶解的速度隨著在一個儲墨器中組合的墨的種類很大改變的情況下，噴射墨的噴嘴發(fā)熱部的電阻波動，所以很難控制施加于發(fā)熱部的電脈沖信號。此外，即使在控制電脈沖信號以克服由于保護層的溶解引起的電阻波動的情況下，存在為每種顏色控制電脈沖信號的需求。該需求不是優(yōu)選的， 因為電脈沖的驅(qū)動變得復(fù)雜，而復(fù)雜的驅(qū)動是造成頭或打印機主體成本升高的原因。另一方面，即使在沒有根據(jù)保護層溶解速度進行脈沖控制的情況下，施加于墨的任一種的發(fā)泡能量與施加于其它墨的任一種的發(fā)泡能量不同，所以在初始階段設(shè)定的噴射的墨滴的量和墨滴噴射的速度改變。結(jié)果，施加于記錄介質(zhì)的每種墨滴的量的偏離；或每種墨滴撞擊記錄介質(zhì)的位置的偏離，與只有一種墨的情況相比趨于顯著，因而導(dǎo)致圖像劣化趨于發(fā)生的問題。
因此，在本發(fā)明中，與墨的每種接觸的保護層溶解的速度優(yōu)選控制在特定范圍內(nèi)。具體地，優(yōu)選以下墨的每種包含溶解保護層的物質(zhì)和由通式(1)表示的化合物；以及由通式(1)表示的化合物在墨中的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系。另外，更優(yōu)選以下墨的每種包含多元羧酸或其鹽；并且多元羧酸及其鹽在墨中的含量Y(mmol/l)滿足0.001≤Y≤0.02X+0.09的關(guān)系。摻入墨的任一種中的由通式(1)表示的化合物的含量和摻入其它墨的任一種中的由通式(1)表示的化合物的含量之間的最大差值特別優(yōu)選8質(zhì)量％以下。
(墨盒) 接下來，將參照附圖描述本發(fā)明的實施方案。應(yīng)當(dāng)注意，在此引入并形成此部分的附圖示出本發(fā)明的多個方面，并與說明書組合用于解釋本發(fā)明的規(guī)則和原理。圖1、2、3、4A、4B、5和6是各自用于解釋實施或應(yīng)用于本發(fā)明的合適的記錄頭的說明性視圖。下文將參照那些附圖描述每一組件。
如圖1和圖2每一者所示，本發(fā)明的記錄頭(即，墨盒)以頭和儲墨器彼此一體化的方式構(gòu)成。圖1和圖2每一者中的記錄頭(即，墨盒)H1001安裝有三種顏色的墨青色墨、品紅色墨和黃色墨。通過使安裝在噴墨記錄設(shè)備主體上的支座(carriage)定位的方式和通過電接觸將記錄頭H1001固定和支承，且該記錄頭可從該支座上拆卸。頭安裝的每種墨在用完后可替換。
接下來，更詳細地描述構(gòu)成記錄頭(墨盒)的各個組件。
(記錄頭(即，墨盒)) 本實施例中的記錄頭(即，墨盒)H1001是根據(jù)鼓泡噴墨(注冊商標(biāo))模式的記錄頭，該模式使用產(chǎn)生熱能的電熱換能器使得依據(jù)電信號墨的膜沸騰(film boiling)。該記錄頭是電熱換能器和噴墨口彼此相對配置的所謂側(cè)噴槍(side-shooter)型記錄頭。在本發(fā)明中，從將高質(zhì)量圖像輸出到普通紙和高速打印的角度出發(fā)，該頭優(yōu)選具有150個以上的噴嘴以間距300dpi以上配置并且從每一噴嘴噴射的墨量為30pl以下的噴嘴列。另外，從照相圖像質(zhì)量和高速打印之間相容性的角度出發(fā)，該頭優(yōu)選具有100個以上的噴嘴以600dpi以上間距配置的噴嘴列，從該每一噴嘴噴射的墨量為6pl以下。
(1-1)記錄頭(即，墨盒) 記錄頭(即，墨盒)H1001用于噴射三種顏色的墨，即，青色、品紅色和黃色墨。如圖2的分解透視圖所示，該頭包括記錄元件基板H1101、電配線帶H1301和墨供給/保持構(gòu)件H1501。該頭進一步包括過濾器H1701、H1702和H1703，墨吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603，蓋構(gòu)件H1901和密封構(gòu)件H1801。
(1-1-1)記錄元件基板 圖3是用于說明該記錄元件基板H1101構(gòu)造的部分剖切視圖。用于三種墨，即青色、品紅色和黃色墨的三個墨供給口H1102彼此平行地形成。成排放置的電熱換能器H1103和成排放置的噴射口H1107在每一墨供給口H1102的兩側(cè)以鋸齒形配置和形成，使得墨供給口夾在電熱換能器排和噴射口排之間。另外，電配線、保險絲、電極部H1104等形成在硅基板H1110上。墨流路壁H1106和噴射口H1107各自由樹脂材料在所得物上借助光刻技術(shù)形成。各自由Au或類似材料制成的凸塊H1105在電極部H1104中形成以給電配線供電。
(1-1-2)噴嘴結(jié)構(gòu) 圖4A和4B是各自示意性地示出為將根據(jù)本發(fā)明的墨施加至噴墨頭而設(shè)置的噴嘴部分的圖。圖4A是示出從噴嘴的噴射口側(cè)觀察噴嘴時噴嘴形狀的圖。圖4B是示出沿圖4A的虛線X-Y剖切的橫截面圖。在圖4B中，附圖標(biāo)記H2101表示硅基板，附圖標(biāo)記H2102表示由熱氧化層構(gòu)成的蓄熱層。另外，附圖標(biāo)記H2103表示也用于蓄熱并由例如氧化硅層或氮化硅層構(gòu)成的層間層，附圖標(biāo)記H2104表示抗發(fā)熱層，附圖標(biāo)記H2105表示由金屬材料如Al、Al-Si或Al-Cu構(gòu)成配線的金屬配線層。另外，附圖標(biāo)記H2106表示由例如氧化硅層、氮化硅層或碳化硅層構(gòu)成并同樣起絕緣層作用的保護層。其中，保護層H2106與墨直接接觸，因此要求該層對例如堿化學(xué)穩(wěn)定并具有對物理沖擊的充分的耐受性，而且為該層提供電絕緣性也是很必要的。因此，氮化硅層或碳化硅層可尤其適合用作形成該層的材料。另外，附圖標(biāo)記H2107表示發(fā)熱部，在抗發(fā)熱層H2104的熱元件中產(chǎn)生的熱作用于墨。
噴墨頭中的發(fā)熱部H2107是這樣一個部分其暴露于由熱元件中產(chǎn)生的熱造成的高溫；并主要接受與墨的發(fā)泡和發(fā)泡后的氣泡收縮有關(guān)的氣穴沖擊或墨的化學(xué)作用。因此，發(fā)熱部H2107設(shè)置有保護層H2106，以保護電熱換能器免受氣穴沖擊和墨的化學(xué)作用。從在施加于熱元件的電脈沖的有效轉(zhuǎn)化方面重要的熱轉(zhuǎn)化效率；和保護免受由于與發(fā)泡現(xiàn)象有關(guān)的墨引起的物理沖擊和化學(xué)腐蝕的角度出發(fā)，保護層H2106的厚度優(yōu)選在50nm至500nm的范圍內(nèi)。
即，當(dāng)厚度小于50nm時，發(fā)熱部的噴射耐久性可能不充分，或者輸入能量的波動易受由于貯存引起的保護層的溶解而帶來的厚度變化的影響。另一方面，當(dāng)厚度大于500nm時，發(fā)泡需要大的能量，且在噴嘴以高密度配置和噴射墨的頻率增大的情況下，噴嘴溫度可能趨于升高。另外，在本發(fā)明中，保護層的厚度尤其優(yōu)選100nm以上至450nm以下，以便可另外增加噴嘴的數(shù)量，可另外增加噴嘴配置的密度，可另外增強發(fā)熱部的噴射耐久性。用于噴射墨的設(shè)置有噴射口H2109的噴射元件通過在保護層H2106上使用流路形成構(gòu)件H2108形成。
圖4A和4B的每一者的斜線部H2110為填充墨的噴嘴部的液體室部分。墨由配置在噴嘴部右側(cè)的共通液體室H2111供給。在已經(jīng)于發(fā)熱部H2107中發(fā)泡形成氣泡之后，墨從噴射口H2109擠出并以墨滴的形式噴射。
另外，在本發(fā)明中以附圖標(biāo)記H2110表示的噴嘴的液體室體積與墨接觸的保護層H2106的面積之間的關(guān)系是重要的。通常，為了當(dāng)噴墨頭和儲墨器彼此一體化于其中的墨盒在例如物流的情況下長時間貯存時可以抑制墨的干燥，噴射口H2109以密封裝置如密封帶或熱熔融粘合劑封住。因此，使噴嘴的液體室H2110的墨處于墨在噴嘴的液體室中長時間滯留的狀態(tài)下。結(jié)果，液體室內(nèi)的墨和保護層H2106互相接觸的狀態(tài)繼續(xù)下去，從而認為保護層在墨中逐漸溶解。
本發(fā)明的發(fā)明人進行的研究已揭示出如下當(dāng)墨盒貯存在這種狀態(tài)下時，存在于墨液體室H2110中的墨很少流動，當(dāng)溶解的硅的濃度飽和時，保護層的溶解達到平衡，此后溶解幾乎不再進行?？紤]到以上所述，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過將噴嘴的液體室H2110的體積與作為噴嘴的液體室H2110中的墨所接觸的最外表面的保護層H2106的表面積的比率控制在一定范圍內(nèi)，能夠在一定程度上抑制保護層H2106的溶解。具體而言，每一噴嘴的液體室H2110的體積與墨所接觸的每一噴嘴部分的保護層H2106的部分的表面積的比率優(yōu)選調(diào)整到50μm3/μm2以下，因此，當(dāng)在例如物流貯存時保護層與墨長期接觸的狀態(tài)繼續(xù)時，保護層的溶解得以抑制。
另外，當(dāng)試圖在10kHz以上的高頻率下驅(qū)動頭時，噴嘴的結(jié)構(gòu)受到限制，因此，從噴射性能的角度出發(fā)，該比率更優(yōu)選在5μm3/μm2以上至40μm3/μm2以下的范圍內(nèi)。應(yīng)該注意，此處定義的每一噴嘴的墨液體室的體積(噴嘴液體室的體積)是指對應(yīng)圖4A和4B每一者中的附圖標(biāo)記H2110的部分，且為從共通液體室H2111分支出并到達噴射口H2109的墨流路部分的體積。另外，此處使用的術(shù)語“與墨接觸的每一噴嘴部分的保護層部分的表面積”對應(yīng)于作為與墨接觸的噴嘴部分的最外表面的保護層H2106部分的表面積，更具體地就是與液體室H2110中的墨接觸的保護層的表面積。
另外，在如在電熱換能器和噴墨口彼此相對配置的圖中所示的所謂的側(cè)噴槍型記錄頭的情況下，各個噴嘴配置在共通液體室的兩端以彼此相對，因此，墨流路不具有筆直的結(jié)構(gòu)而具有彎曲結(jié)構(gòu)。彎曲結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，這是因為在長期貯存時在每一噴嘴和共通墨液體室之間幾乎不發(fā)生墨的對流，作為形成保護層的組分的硅化合物的溶解在噴嘴中容易飽和，抑制了保護層厚度的降低。
(1-1-3)電配線帶 電配線帶H1301形成電信號通路以向記錄元件基板H1101施加用于噴墨的電信號，將要引入記錄元件基板的開口形成于該帶中。將要連接到記錄元件基板的電極部H1104的電極端子H1304形成于該開口邊緣附近。另外，將用于從設(shè)備的主體接收電信號的外部信號輸入端子H1302形成在電配線帶H1301中。電極端子H1304和外部信號輸入端子H1302通過連續(xù)銅箔配線圖案連接。
電配線帶H1301與第二記錄元件基板H1101通過電連接凸塊H1105與電極端子H1304通過熱超聲接觸接合法而電連接。凸塊H1105形成于第二記錄元件基板H1101的電極部H1104，電極端子H1304相應(yīng)于第二記錄元件基板H1101的電極部H1104形成于電配線帶H1301中。
(1-1-4)墨供給/保持構(gòu)件 墨供給/保持構(gòu)件H1501通過成型樹脂形成，可通過例如注塑成型、壓塑成型或加熱成形而成型的熱塑性樹脂材料可合適地用作該構(gòu)件的組件。合適的熱塑性樹脂的優(yōu)選的實例包括但不限于聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚苯醚，以及它們的混合物和改性產(chǎn)物。其中，優(yōu)選聚苯醚，尤其優(yōu)選聚苯醚與苯乙烯類材料的合金。從改進形狀剛性和抑制氣體透過性的角度出發(fā)，與5至40質(zhì)量％填料混合的熱塑性樹脂材料優(yōu)選用作樹脂材料。優(yōu)選填料的實例包括但不限于無機物質(zhì)如玻璃、二氧化硅和石墨(即黑鉛)。要求高水平的耐墨性和焊接性，在如本實施方案的將記錄頭直接設(shè)置在墨供給/保持構(gòu)件上的情況下，還要求高水平的例如由熱引起的與粘合劑的粘合性和線性熱膨脹性。從那些所需性質(zhì)平衡的角度出發(fā)，尤其優(yōu)選通過將聚苯醚與苯乙烯類材料的合金和填料混合獲得的樹脂材料。
如圖2所示，墨供給/保持構(gòu)件H1501具有欲單獨保持的任一吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603的空間，以產(chǎn)生用于保持它們中的青色、品紅色和黃色墨的負壓。墨供給/保持構(gòu)件H1501進一步提供形成用于引導(dǎo)墨至記錄元件基板H1101的各個墨供給口H1102的獨立的墨流路的墨供給功能。優(yōu)選通過壓縮聚丙烯(PP)纖維獲得的每一墨吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603可通過壓縮聚氨酯纖維獲得。各個墨流路的上游部分與墨吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603的邊界部分通過分別焊接到過濾器H1701、H1702和H1703而連接，以防止灰塵進入記錄元件基板H1101?？蔀镾US金屬篩網(wǎng)型的每一過濾器H1701、H1702和H1703優(yōu)選為SUS金屬纖維燒結(jié)型。
用于將各種墨，即青色、品紅色和黃色墨供給至記錄元件基板H1101的墨供給口H1201形成于墨流路的下游部分。將記錄元件基板H1101以這樣的方式以高位置精確性接合和固定到墨供給/保持構(gòu)件H1501使記錄元件基板H1101的每一墨供給口H1102與墨供給/保持構(gòu)件H1501的墨供給口H1201連通。用于接合的第一粘合劑優(yōu)選這樣的粘合劑具有低粘度和低固化溫度；在短時間內(nèi)固化；具有固化后相對高的硬度；和具有耐墨性。例如，主要由環(huán)氧樹脂組成的熱固性粘合劑用作第一粘合劑，這時粘合劑層的厚度優(yōu)選約50μm。
通過使用第二粘合劑將電配線帶H1301的部分后表面接合和固定到墨供給口H1201周圍的平坦表面。第二記錄元件基板H1101和電配線帶H1301彼此電連接的部分用第一密封化合物H1307和第二密封化合物H1308密封(參見圖6)，以使他們彼此電連接的部分免受墨的腐蝕和外部沖擊。第一密封化合物H1307主要密封任一電配線帶H1301的外部信號輸入端子H1302和任一記錄元件基板的凸塊H1105連接的部分的后表面?zhèn)?，以及記錄元件基板的外周部分。第二密封化合物H1308密封任一外部信號輸入端子H1302與任一凸塊H1105連接的上述部分的前表面?zhèn)取Ａ硗?，將電配線帶H1301的未結(jié)合部分彎曲，并且通過例如熱填隙或結(jié)合而固定于基本垂直于具有墨供給口H1201的墨供給/保持構(gòu)件H1501表面的側(cè)面。
(1-1-5)蓋構(gòu)件 將蓋構(gòu)件H1901焊接到墨供給/保持構(gòu)件H1501的上開口，從而該構(gòu)件封閉墨供給/保持構(gòu)件H1501內(nèi)的獨立空間。應(yīng)該注意，蓋構(gòu)件H1901具有用于使墨供給/保持構(gòu)件H1501內(nèi)的各個室的壓力波動消失的細開口H1911、H1912和H1913以及與各個開口連通的細凹槽H1921、H1922和H1923。細凹槽H1921和H1922的其它端與在細凹槽H1923中的某一中點匯合。另外，密封構(gòu)件H1801覆蓋細開口H1911、H1912和H1913，細凹槽H1921和H1922，以及細凹槽H1923的大部分，細凹槽H1923的其它端部是敞開的，從而形成通氣孔。優(yōu)選形成這種具有迷宮結(jié)構(gòu)的通氣孔，這是因為這種形成可有效抑制墨揮發(fā)性組分從通氣孔蒸發(fā)。另外，蓋構(gòu)件H1901具有用于將記錄頭固定于噴墨記錄設(shè)備的嵌合部H1930。
類似于墨供給/保持構(gòu)件的與填料混合的樹脂材料可合適地用于蓋構(gòu)件。即使當(dāng)上述樹脂材料用于每一墨供給/保持構(gòu)件和蓋構(gòu)件時，也不能避免來自樹脂材料自身的水分透過。因此，即使當(dāng)設(shè)置具有迷宮結(jié)構(gòu)的上述通氣孔時，也發(fā)生某種程度的墨的蒸發(fā)。
(1-2)在噴墨記錄設(shè)備上安裝記錄頭(即，墨盒) 如圖1所示，記錄頭H1001包括用于將該頭引導(dǎo)至該頭安裝在噴墨記錄設(shè)備主體的支座上的位置的安裝導(dǎo)軌H1560；以及通過使用頭放置杠桿將該頭安裝與固定到支座的嵌合部H1930。該頭進一步包括在X方向(即，支座掃描方向)的對接部H1570、在Y方向(即，記錄介質(zhì)傳送方向)的對接部H1580和在Z方向(即，噴墨方向)的對接部H1590，以將該頭定位于該頭安裝于支座的預(yù)定位置。該頭通過上述對接部定位，從而在電配線帶H1300和H1301上的外部信號輸入端子H1302與作為設(shè)置于支座的內(nèi)部電接觸部的觸腳(contact pin)以精確方式電接觸。
(1-3)區(qū)動記錄頭的方法 當(dāng)脈沖狀電信號施加于示于圖4A和4B中的頭的金屬配線層H2105時，抗發(fā)熱層H2104的發(fā)熱部H2107急速發(fā)熱，使在與發(fā)熱部的表面接觸的墨中產(chǎn)生氣泡。氣泡的壓力使彎月面突出。然后，墨通過頭的噴射口H2109噴射而成為小墨滴，墨滴飛到記錄介質(zhì)。
接下來，將描述γ值。γ值是表示實際輸入的能量與鼓泡噴墨頭能噴射墨的臨界能量之比的因數(shù)。即，輸入的能量E以以下等式(A)表示，其中P表示施加到鼓泡噴墨頭的脈沖的寬度(當(dāng)分開施加多個脈沖時，為脈沖的總寬度)，V表示施加的電壓，R表示加熱器的電阻。
E＝P×V2/R(A) 這時，γ值以下面的等式(B)給出，其中Eth表示鼓泡噴墨頭能噴射墨的加熱器所需的最小能量，Eop表示當(dāng)實際驅(qū)動頭時輸入的能量。
γ＝Eop/Eth(B) 另外，從驅(qū)動鼓泡噴墨頭的條件測定γ值的實用方法為以下方法。
首先，在驅(qū)動頭之前，得到在給定電壓下鼓泡噴墨頭噴射墨的合適脈沖寬度。接下來，逐漸縮短脈沖寬度，得到頭停止噴射墨的脈沖寬度。上述脈沖寬度前立刻頭能夠噴射墨的最小脈沖寬度用Pth表示。γ值由以下等式(C)確定，其中Pop表示驅(qū)動頭時實際使用的脈沖寬度。
γ＝Pop/Pth(C) 為了可以穩(wěn)定噴射墨，優(yōu)選在如上所述定義的γ值在1.10至1.50的范圍內(nèi)的條件下驅(qū)動頭。這種驅(qū)動條件額外防止結(jié)垢粘附于加熱器，從而能夠額外延長記錄頭的壽命。另外，可通過以下方法檢查發(fā)熱部在長期貯存前后的加熱電阻的變化測量儲墨器剛生產(chǎn)之后的最小脈沖寬度Pth0和長期貯存之后的最小脈沖寬度Pth1；根據(jù)以下等式(D)確定它們之間的變化率。
α(％)＝100×(Pth1-Pth0)/Pth0(D) Pth的變化率α優(yōu)選小于30％，以可以穩(wěn)定噴射墨，尤其是可以滿足各種噴射特性如關(guān)系到發(fā)泡狀態(tài)穩(wěn)定性的噴墨量的波動；墨供給至噴嘴的再填充性(refill property)；關(guān)系到施加于發(fā)熱部的能量波動的由于連續(xù)噴射造成的蓄熱性；以及噴射耐久性。特別是當(dāng)想要甚至輸出照相圖像時，α優(yōu)選小于20％，這是因為，為了使從一個噴嘴噴射的墨量的優(yōu)選范圍可為6pl以下，需要以提高的精度控制墨的穩(wěn)定噴射。
(噴墨記錄設(shè)備) 接下來，將描述其上能夠安裝如上所述的盒型記錄頭的液體噴射記錄設(shè)備。圖7是示出其上能夠安裝本發(fā)明的液體噴射記錄頭的記錄設(shè)備實例的示例性視圖。在圖7所示的記錄設(shè)備中，圖1中所示的記錄頭H1001相對于支座102定位并安裝于支座102上以可從支座上拆卸，支座102設(shè)置有電連接部，以通過記錄頭H1001上的外部信號輸入端子將驅(qū)動信號等傳遞到各個噴射部。
支座102是沿安裝在設(shè)備主體的導(dǎo)軌軸103可往復(fù)地引導(dǎo)和支承，以在主掃描方向延伸。另外，支座102由主掃描電動機104通過驅(qū)動機構(gòu)如電動機滑輪105、從動滑輪106和控時皮帶107來驅(qū)動，同時，支座102的位置和移動是受到控制。此外，支座102設(shè)置有起始位置傳感器130。以這樣的構(gòu)造，當(dāng)在支座102上的起始位置傳感器130通過遮蔽板136的位置時，就可以知道支座的位置。
通過使拾取輥131由進片電動機135經(jīng)由齒輪而旋轉(zhuǎn)將記錄介質(zhì)108如打印紙和塑料薄板分別一張接一張地從自動進片器(ASF)132進給。此外，通過輸送輥109的旋轉(zhuǎn)將每一介質(zhì)傳送(即副掃描)通過與記錄頭H1000和H1001的噴射口表面相對的位置(即打印位置)。輸送輥109通過LF電動機134經(jīng)由齒輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。此時，判斷是否進給介質(zhì)，以及當(dāng)每一記錄介質(zhì)108通過紙端傳感器133時確定進行給紙時的出頭位置(headingposition)。另外，紙端傳感器133用于發(fā)現(xiàn)每一記錄介質(zhì)108的后端實際放置的位置并還最終識別距離實際后端的目前記錄位置。
應(yīng)該注意，每一記錄介質(zhì)108的后表面以壓板(platen)(未示出)支承以在打印部可形成平坦的打印表面。在這種情況下，以如下方式保持安裝在支座102上的記錄頭H1001使其噴射口表面從支座102向下突出并與兩對輸送輥之間的每一記錄介質(zhì)108平行。以如下方式在支座102上安裝記錄頭H1001使在每一噴射部(即，噴射口列)配置的噴射口的每一方向與上述支座102的掃描方向相交，通過從這些噴射口列中噴射液體而進行記錄。
實施例 下文中，將通過實施例和比較例更加具體地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于下列實施例，只要本發(fā)明不偏離其主旨即可。應(yīng)注意除非另外說明，在下列描述中術(shù)語″份″和″％″分別表示″質(zhì)量份″和″質(zhì)量％″。
<著色劑的生產(chǎn)> (青色染料1) 將環(huán)丁砜、4-磺基鄰苯二甲酸單鈉鹽、氯化銨、尿素、鉬酸銨和氯化銅攪拌并以甲醇洗滌。此后，在混合物中加入水，通過使用氫氧化鈉水溶液，將所得液體的pH調(diào)節(jié)到11。然后，將鹽酸的水溶液加入該液體中，同時攪拌該液體，并逐步將氯化鈉加入到該混合物中。然后，將析出的晶體過濾并以20％的氯化鈉水溶液洗滌。隨后，加入甲醇，并通過過濾分離析出的晶體。進一步，以70％的甲醇水溶液洗滌晶體，然后干燥，從而得到作為藍色晶體的銅酞菁四磺酸四鈉鹽。
然后，將前述得到的銅酞菁四磺酸四鈉鹽逐步加入到氯磺酸中，并將亞硫酰氯滴入混合物中。將反應(yīng)液體冷卻并將析出的晶體過濾，從而得到所需的銅酞菁四磺酸氯化物的濕濾餅。攪拌并懸浮該濕濾餅，將氨水和下列式(α)的化合物加入到該濾餅中。另外，在所得物中加入水和氯化鈉，從而析出晶體。將析出的晶體過濾并以氯化鈉水溶液洗滌。將晶體過濾并再次洗滌，然后干燥，從而得到用于實施例中的著色劑，即青色染料1。
式(α)
如以下的描述合成由式(α)表示的化合物。在冰水中加入Lipal OH、氰脲酰氯和苯胺-2，5-二磺酸單鈉鹽，然后加入氫氧化鈉水溶液。然后，在反應(yīng)液體中加入氫氧化鈉水溶液，并將其pH調(diào)節(jié)至10.0。在反應(yīng)液體中加入28％氨水和乙二胺。隨后，在所得物中滴加氯化鈉和濃鹽酸，從而析出晶體。將析出的晶體過濾并分餾，并以20％的氯化鈉水溶液洗滌，從而得到濕濾餅。在所得濕濾餅中加入甲醇和水，將其整體過濾，以甲醇洗滌并干燥，從而得到以式(α)表示的化合物 青色染料1
其中1＝0至2，m＝1至3，且n＝1至3，條件是1+m+n＝3或4且m≥1，取代基地取代位置為4-或4′-位置，并且M表示Na。
(品紅色染料1) 由下列式(γ)表示的化合物、碳酸鈉和乙酸苯甲酰乙酯在二甲苯中互相反應(yīng)，并將反應(yīng)物過濾并洗滌。將所得物與偏氨基乙腈(meta-amino acetonitride)、乙酸銅和碳酸鈉順序加入N，N-二甲基甲酰胺中，將反應(yīng)物過濾并洗滌。另外，所得物在發(fā)煙硫酸中磺化，過濾并洗滌。在氫氧化鈉存在下，使所得物與氰脲酰氯進行縮合反應(yīng)。在反應(yīng)液體中加入鄰氨基苯甲酸，并在氫氧化鈉存在下整體進行縮合反應(yīng)。將所得物過濾并洗滌，從而得到用于實施例中的著色劑，即由下式表示的品紅色染料1。式(γ)
品紅色染料1
(實施例1和比較例1) 制備54份品紅色染料1的10％水溶液(50mmol/l根據(jù)染料純含量)和46份水的混合液。然后，將通過在硅晶片上形成具有厚度400nm的SiN層得到的樣品(尺寸11mm長×5mm寬)和30g前述制備的包含品紅色染料1的液體裝入封閉容器中。將樣品浸入該液體中并在60℃溫度下貯藏1周。貯藏之后，將樣品取出，以純水洗滌并干燥，然后通過使用非接觸型厚度測量設(shè)備(商品名NANOSPEC/AFT Model 210，由Nanometorics Japan，Ltd.制造)對SiN層的厚度進行測量。測量結(jié)果證實品紅色染料1為溶解充當(dāng)保護層的SiN層的物質(zhì)，因為該SiN層的厚度在貯藏之后與貯藏前的厚度相比降低5％以上。
然后，將以下示于表2中的各種組分以表中所示的預(yù)定量加入，用水調(diào)節(jié)組分和水的總量至100份。將那些組分混合并充分攪拌以溶解。然后，將所得物以具有孔徑0.2μm的微濾器(由FujiPhoto Film Co.Ltd.制造)在壓力下過濾，從而制備品紅色墨M1和品紅色墨M2的每種。
表2品紅色墨的組成(單位份) 表3示出對應(yīng)于實施例1和比較例1的品紅色墨，和待摻入到墨的每種中的各自對應(yīng)于由通式(1)或通式(2)表示的化合物的2-吡咯烷酮和亞乙基脲的總量。
表3實施例1和比較例1各自的墨的主要組成 一個接一個地將分別對應(yīng)于實施例1和比較例1的品紅色墨M1和品紅色墨M2貯藏在示于圖1的墨盒中，測量當(dāng)墨盒用在示于圖7中的記錄設(shè)備中時使墨盒能夠噴射墨的驅(qū)動脈沖。將在初始打印中測得的驅(qū)動脈沖定義為驅(qū)動脈沖Pth0。其后，將其中排列噴射口的墨盒表面以密封帶密封。然后，將墨盒以貯藏在泡罩包裝的物流容器中的方式密封墨盒，并在60℃溫度的恒溫器中保存30天。用于實施例和比較例中的每一墨盒的頭包括噴嘴列，其中將用于一種顏色的各自噴射5pl的墨/點的192個噴嘴H2112以600dpi的間隔直線排列。該頭另外包括各自噴射2pl的墨/點的192個噴嘴H2112以600dpi的間隔直線排列的噴嘴列。在使用的頭中，用于三種顏色的噴嘴列對互相平行排列，各自由上述兩個噴嘴列組成的噴嘴列對排列在液體室H2111的兩端以互相相對。此時，無論噴嘴能夠噴射5pl墨或2pl墨，每個噴嘴的墨液體室的容積與每個噴嘴部分與墨接觸的部分表面層的表面積之比為14μm3/μm2。頭的上述待用保護層由主要由氮化硅組成的材料構(gòu)成并具有厚度300nm。此外，用于墨供給/保持構(gòu)件H1501的材料為苯乙烯類材料和聚苯醚的合金，墨吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603的每一者所用的材料為聚丙烯。將頭貯藏(即，保存)之后，測量使墨盒能夠噴射墨的驅(qū)動脈沖，測得的驅(qū)動脈沖由Pth1表示。計算上述貯藏前后驅(qū)動脈沖的變化率α并基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。表4概列結(jié)果。
根據(jù)下列等式(D)確定驅(qū)動脈沖的變化率α，對所得的變化率α的值基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
α(％)＝100×(Pth1-Pth0)/Pth0(D) AA貯藏前后的變化率α低于10％。
A貯藏前后的變化率α為10％以上并低于20％。
B貯藏前后的變化率α為20％以上并低于30％。
C貯藏前后的變化率α為30％以上。
表4驅(qū)動脈沖變化的評價結(jié)果 實施例1的品紅色墨M1和比較例1的品紅色墨M2各自包含品紅色染料1，并且其染料濃度彼此相同。前述試驗的結(jié)果已證實品紅色染料1為溶解SiN層的物質(zhì)。SiN層用于上述打印試驗中所用的頭的保護層中。此外，實施例1的品紅色墨M1和比較例1的品紅色墨M2彼此是有差別的，依賴于各自對應(yīng)于由上述通式(1)或通式(2)的表示的化合物的2-吡咯烷酮和亞乙基脲是否摻入到墨的每種的組成中。因此，表4的結(jié)果證實，當(dāng)墨包含溶解保護層的物質(zhì)時，通過將由上述通式(1)或通式(2)表示的化合物摻入墨中達到驅(qū)動脈沖變化的減少。
(實施例2至20和比較例2至7) 制備0.013份其為多元羧酸的鈉鹽的檸檬酸三鈉(50mmol/l)和99.987份水的混合液體。然后，將通過在硅晶片上形成具有厚度400nm的SiN層得到的樣品(測量11mm長×5mm寬)和30g前述制備的包含檸檬酸三鈉的液體裝入封閉容器中。將樣品浸入該液體中并在60℃溫度下貯藏1周。貯藏之后，將樣品取出，以純水洗滌并干燥，然后通過非接觸型厚度測量設(shè)備(商品名NANOSPEC/AFT Model 210，由Nanometorics Japan，Ltd.制造)對SiN層的厚度進行測量。測量結(jié)果證實檸檬酸三鈉為溶解充當(dāng)保護層的SiN層的物質(zhì)，因為該SiN層的厚度在貯藏之后與貯藏前的厚度相比降低5％以上。
下面，將表5-1至5-5的每一個中所示的各種組分以示于表中的預(yù)定量加入，并以組分和水的總量為100份的方式將水混合至組分中。然后，將所得物充分攪拌以溶解。然后，將所得物以具有孔徑0.2μm的微濾器(由Fuji Photo Film Co.Ltd.制造)在壓力下過濾以制備青色墨C1至C25的每種。
表5-1青色墨C1至C5每種的組成(單位份) 表5-2青色墨C6至C10每種的組成(單位份) 表5-3青色墨C11至C15每種的組成(單位份) 表5-4青色墨C16至C20每種的組成(單位份) 表5-5青色墨C21至C25每種的組成(單位份) 表6-1至6-5示出對應(yīng)于實施例2至20和比較例2至7的青色墨；各自對應(yīng)于由上述通式(1)或通式(2)表示的化合物并摻入墨的每種中的2-吡咯烷酮和亞乙基脲的總量；作為多元羧酸的檸檬酸三鈉的量。應(yīng)注意比較例4至7的每種為無溶解保護層的物質(zhì)的墨的實例。
表6-1實施例2至6的每一個的墨的主要組成 表6-2實施例7至11的每一個的墨的主要組成 表6-3實施例12至16的每一個的墨的主要組成 表6-4實施例17至20和比較例2的每一個的墨的主要組成 表6-5比較例3至7的每一個的墨的主要組成 一個接一個地將分別對應(yīng)于實施例2至20和比較例2至7的那些墨貯藏在示于圖1的墨盒中，測量當(dāng)墨盒用在示于圖7中的記錄設(shè)備中時使墨盒能夠噴射各墨的驅(qū)動脈沖。將測得的驅(qū)動脈沖定義為驅(qū)動脈沖Pth0。以將具有脈沖寬度1.2倍于驅(qū)動脈沖Pth0的脈沖寬度的驅(qū)動脈沖Pop施加于噴嘴的方式進行脈沖設(shè)定，然后打印初始噴嘴檢查圖案。其后，將其中排列噴射口的表面以密封帶密封。然后，將墨盒以貯藏在泡罩包裝的物流容器中的方式密封墨盒，并在60℃溫度的恒溫器中保存30天。用于實施例2至20和比較例2至7中的每一墨盒的頭包括噴嘴列，其中用于一種顏色的各自噴射5pl的墨/點的192個噴嘴H2112以600dpi的間隔直線排列。該頭另外包括各自噴射2pl的墨/點的192個噴嘴H2112以600dpi的間隔直線排列的噴嘴列。在使用的頭中，用于三種顏色的噴嘴列對互相平行排列，各自由上述兩個噴嘴列組成的噴嘴列對排列在液體室H2111的兩端以互相相對。此時，無論噴嘴能夠噴射5pl墨或2pl墨，每個噴嘴的墨液體室的容積與每個噴嘴部分與墨接觸的部分表面層的表面積之比為14μm3/μm2。
用于前述中的上述頭的保護層由主要由氮化硅組成的材料構(gòu)成并具有厚度300nm。此外，用于墨供給/保持構(gòu)件H1501的材料為苯乙烯類材料和聚苯醚的合金，墨吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603的每一者所用的材料為聚丙烯。
在保存之后，同樣地測量使墨盒能夠噴射墨的驅(qū)動脈沖，測得的驅(qū)動脈沖由Pth1表示。其后，以驅(qū)動脈沖Pop將施加于各噴嘴的方式進行脈沖設(shè)定，然后打印貯藏后噴嘴檢查圖案。與初始打印比較，檢驗圖案是否存在打印錯位。另外，在相同的驅(qū)動條件下，連續(xù)打印各自具有7.5％duty的圖像直到儲墨器的墨用盡。在此情況下，每打印100幅圖像，打印所有噴嘴的檢查圖案，并對在儲墨器中的墨用盡之前是否發(fā)生打印模糊或打印錯位進行判斷。
此外，通過使用在相同條件下貯藏的儲墨器，對粘著恢復(fù)性和間斷打印特性進行研究。如以下所述對粘著恢復(fù)性進行研究。將經(jīng)上述條件下貯藏的儲墨器安裝在設(shè)備主體之后，打印所有噴嘴的檢查圖案并以打開的狀態(tài)在35℃的恒溫器中保存14天。保存之后，安裝儲墨器，打印所有噴嘴的檢查圖案。當(dāng)存在不噴射墨的噴嘴時，進行恢復(fù)設(shè)備主體的噴嘴吸力的操作，然后再次打印所有噴嘴的檢查圖案。重復(fù)該操作直到?jīng)]有噴嘴不能噴射墨。如以下所述對間斷打印特性進行研究。在將打印機放置在溫度15℃和相對濕度10％的條件下5小時以上后，在該環(huán)境下噴射墨滴并且停止使用噴嘴5秒鐘。然后，從噴嘴噴射墨滴以在記錄介質(zhì)(商品名HR-101；由Canon Inc.制造)上進行打印，目視評價所得記錄物品的質(zhì)量程度?；谙铝袠?biāo)準(zhǔn)判斷上述貯藏之后的打印錯位、打印耐久性和噴射穩(wěn)定性。表7-1至7-3概列該結(jié)果。
(貯藏后的打印錯位) 基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
A與初始打印相比幾乎觀察不到打印錯位。
B與初始打印相比觀察到輕微的打印錯位。
C與初始打印相比發(fā)生打印錯位。
(打印耐久性[打印模糊]) 基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
A直到儲墨器中的墨用盡，未發(fā)生打印模糊。
C儲墨器中的墨用盡之前發(fā)生打印模糊。
(打印耐久性[打印錯位]) 基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
A直到儲墨器中的墨用盡，未發(fā)生打印錯位。
B儲墨器中的墨用盡之前發(fā)生輕微打印錯位。
C儲墨器中的墨用盡之前發(fā)生打印錯位。
(可靠性[粘著恢復(fù)性]) 基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
A將儲墨器安裝后，進行三次恢復(fù)設(shè)備主體的噴嘴吸力的操作中無噴嘴不能噴射墨。
C將儲墨器安裝后，進行三次恢復(fù)設(shè)備主體的噴嘴吸力的操作中并未恢復(fù)所有噴嘴。
(可靠性[間斷打印特性]) 基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
A可以進行正常打印。
B觀察到字母的輕微變形。
C存在噴嘴不噴射墨，或觀察到打印變形。
表7-1實施例2至11的評價結(jié)果
表7-2實施例12至20的評價結(jié)果
表7-3比較例2至7的評價結(jié)果
表7-1至7-3的結(jié)果證實，當(dāng)墨包含作為溶解保護層的物質(zhì)的多元羧酸(即，檸檬酸三鈉)，該墨可通過在其自身中包含預(yù)定量的由通式(1)或(2)表示的化合物(即，2-吡咯烷酮和亞乙基脲的總量)和該多元羧酸而得到優(yōu)選的性能。
(實施例21和22及參考實施例1) 將以下示于表8中的各種組分以表中所示預(yù)定的量加入，用水調(diào)節(jié)組分和水的總量至100份。然后將那些組分充分攪拌以溶解。然后，將所得物以具有孔徑0.2μm的微濾器(由FujiPhoto Film Co.Ltd.制造)在壓力下過濾以制備青色墨C26至C28，品紅色墨M3和黃色墨Y1的每種。
表8青色墨C26至C28、品紅色墨M3和黃色墨Y1的每種的組分(單位份) 將前述制備的青色墨C26至C28、品紅色墨M3和黃色墨Y1的各個墨如表9中所示進行組合，從而得到成套墨。表9示出對應(yīng)于實施例21和22及參考實施例1的成套墨；2-吡咯烷酮和亞乙基脲的總量，其各自為由上述通式(1)表示的摻入組成這些成套墨的墨的每種中的化合物；作為多元羧酸的檸檬酸三鈉的總量；在每套中的由上述通式(1)或(2)表示的化合物的量的最大差值。
表9參考實施例1和實施例21和22的每一個的成套墨的主要構(gòu)成
一個接一個地將組成實施例21至22和參考實施例1的那些成套墨的各種墨貯藏在示于圖1的墨盒中，測量當(dāng)墨盒用在示于圖7中的記錄設(shè)備中時使墨盒能夠噴射各墨的驅(qū)動脈沖。將在初始打印中測得的驅(qū)動脈沖定義為驅(qū)動脈沖Pth0。其后，以將具有脈沖寬度1.2倍于驅(qū)動脈沖Pth0的脈沖寬度的驅(qū)動脈沖Pop施加于各噴嘴的方式進行脈沖設(shè)定，打印根據(jù)方法Bk的CMY灰度并定義為初始打印。其后，將其中排列噴射口的表面以密封帶密封。然后，將墨盒以貯藏在泡罩包裝的物流容器中的方式密封墨盒，并在60℃溫度的恒溫器中保存30天。用于實施例和參考實施例中的墨盒的每種的頭包括噴嘴列，其中用于一種顏色的各自噴射5pl的墨/點的192個噴嘴H2112以600dpi的間隔直線排列。該頭另外包括各自噴射2pl的墨/點的192個噴嘴H2112以600dpi的間隔直線排列的噴嘴列。在使用的頭中，用于三種顏色的噴嘴列對互相平行排列，各自由上述兩個噴嘴列組成的噴嘴列對排列在液體室H2111的兩端以互相相對。此時，無論噴嘴能夠噴射5pl墨或2pl墨，每個噴嘴的墨液體室的容積與每個噴嘴部分與墨接觸的部分表面層的表面積之比為14μm3/μm2。
頭的上述保護層由主要由氮化硅組成的材料構(gòu)成并具有厚度300nm。此外，用于墨供給/保持構(gòu)件H1501的材料為苯乙烯類材料和聚苯醚的合金，墨吸收構(gòu)件H1601、H1602和H1603的每一者所用的材料為聚丙烯。
保存之后，通過將驅(qū)動脈沖Pop設(shè)定為在初始條件下，打印噴嘴檢查圖案，并檢驗圖案與初始打印相比是否存在打印錯位。另外，在相同的驅(qū)動條件下打印根據(jù)方法Bk的CMY灰度，并定義為貯藏后的打印。然后，同樣地測量使墨盒能夠噴射墨的驅(qū)動脈沖，測得的驅(qū)動脈沖由Pth1表示。以該驅(qū)動脈沖Pop連續(xù)打印各自具有7.5％duty的圖像直到儲墨器的墨用盡。在此情況下，每打印100幅圖像，打印所有噴嘴的檢查圖案，并在儲墨器中的墨用盡之前對是否發(fā)生打印模糊或打印錯位進行判斷。
此外，通過使用在相同條件下貯藏的儲墨器，對粘著恢復(fù)性和間斷打印特性進行判斷。如以下所述對粘著恢復(fù)性進行研究。將經(jīng)上述條件下貯藏的儲墨器安裝在設(shè)備主體之后，打印所有噴嘴的檢查圖案并以打開的狀態(tài)在35℃的恒溫器中保存14天。保存之后，安裝儲墨器，打印所有噴嘴的檢查圖案。當(dāng)存在不噴射墨的噴嘴時，進行恢復(fù)設(shè)備主體的噴嘴吸力的操作，然后再次打印所有噴嘴的檢查圖案。重復(fù)該操作直到?jīng)]有噴嘴不能噴射墨。如以下所述對間斷打印特性進行研究。在將打印機放置在溫度15℃和相對濕度10％的條件下5小時以上后，在該環(huán)境下噴射墨滴并且停止使用噴嘴5秒鐘。然后，從噴嘴噴射墨滴以在記錄介質(zhì)(商品名HR-101；由Canon Inc.制造)上進行打印，目視評價所得記錄物品的質(zhì)量程度?；谏鲜鰳?biāo)準(zhǔn)，對貯藏后驅(qū)動脈沖的變化和如上所述貯藏后的打印錯位、打印耐久性以及噴射可靠性進行判斷。基于下列標(biāo)準(zhǔn)判斷彩色顯影性的改變。表10概列結(jié)果。
(彩色顯影性的變化) 基于下列標(biāo)準(zhǔn)進行判斷。
A貯藏前后幾乎無灰度變化發(fā)生。
B貯藏前后發(fā)生輕微的灰度變化。
C貯藏前后發(fā)生灰度變化。
表10參考實施例1和實施例21和22的評價結(jié)果
表10證實，當(dāng)在成套墨中的墨的任一種中與在成套墨中的其它墨的任一種中由通式(1)或(2)表示的化合物的量的最大差值在8以下時，能夠提供顯示無彩色顯影性改變并具有優(yōu)選的性能的成套墨。
本申請要求2005年7月8日提交的日本專利申請No.2005-200982的優(yōu)先權(quán)，其在此整體引入以作參考。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)
1.(修改)一種用于貯藏墨的墨盒，其包括設(shè)置有產(chǎn)生用于從噴射口噴射墨的熱能的發(fā)熱部的熱噴墨頭，其中
該發(fā)熱部在其與墨接觸的表面具有包含選自由氮化硅和碳化硅組成的組中的至少一種的保護層；并且
該墨包含溶解保護層的物質(zhì)和由下列通式(1)表示的化合物，并且由通式(1)表示的化合物在墨中的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系
式(1)
其中A表示具有1至4個碳原子的亞烷基或亞鏈烯基，其與氮原子、羰基和R3形成環(huán)，R1和R4的每一個獨立地表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的酰基、氨基甲酰基、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺?；娜我庖环N，R2表示鍵合至A的任意碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的酰基、氨基甲酰基、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺酰基的任意一種，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中由通式(1)表示的化合物由下列通式(2)表示
式(2)
其中R1和R4的各自表示具有1至4個碳原子的取代或非取代的烷基、氫原子、羥基、羧基和磺?；娜我环N，R2表示鍵合至除了R3以外組成五元環(huán)的氮原子、羰基或碳原子的氫原子、羥基、具有1至4個碳原子的取代或非取代的烷基、羧基和磺酰基的任意一種，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中溶解保護層的物質(zhì)選自由下列化合物(3)、下列化合物(4)和多元羧酸及其鹽組成的組
化合物(3)
化合物(4)
4.(修改)根據(jù)權(quán)利要求3所述的墨盒，其中溶解保護層的物質(zhì)包含多元羧酸及其鹽，該多元羧酸及其鹽在墨中的含量Y(mmol/l)滿足0.001≤Y≤0.02X+0.09的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中該保護層具有50nm以上至500nm以下的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中該熱噴墨頭具有墨液體室，并且該墨液體室的容積與同墨接觸的部分保護層的表面積之比為50μm3/μm2以下。
7.(修改)一種用于熱噴墨頭的墨，該熱噴墨頭設(shè)置有產(chǎn)生用于從噴射口噴射墨的熱能的發(fā)熱部，該發(fā)熱部在其與墨接觸的表面具有包含選自由氮化硅和碳化硅組成的組中的至少一種的保護層，
該墨包含溶解保護層的物質(zhì)和由下列通式(1)表示的化合物，
其中由通式(1)表示的化合物在墨中的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系
式(1)
其中A表示具有1至4個碳原子的亞烷基或亞鏈烯基，其與氮原子、羰基和R3形成環(huán)，R1和R4的每一個獨立地表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；?、氨基甲?；?、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺?；娜我庖环N，R2表示鍵合至A的任意碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的酰基、氨基甲?；⑷〈蚍侨〈聂然腿〈蚍侨〈幕酋；娜我庖环N，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
8.(新增)根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中該噴墨口和發(fā)熱部彼此相對排列。
權(quán)利要求
1.一種用于貯藏墨的墨盒，其包括設(shè)置有產(chǎn)生用于從噴射口噴射墨的熱能的發(fā)熱部的熱噴墨頭，其中
該發(fā)熱部在其與墨接觸的表面具有包含選自由氧化硅、氮化硅和碳化硅組成的組中的至少一種的保護層；并且
該墨包含溶解保護層的物質(zhì)和由下列通式(1)表示的化合物，并且由通式(1)表示的化合物在墨中的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系
式(1)
其中A表示具有1至4個碳原子的亞烷基或亞鏈烯基，其與氮原子、羰基和R3形成環(huán)，R1和R4的每一個獨立地表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的酰基、氨基甲?；⑷〈蚍侨〈聂然腿〈蚍侨〈幕酋；娜我庖环N，R2表示鍵合至A的任意碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；被柞；?、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺?；娜我庖环N，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中由通式(1)表示的化合物由下列通式(2)表示
式(2)
其中R1和R4的各自表示具有1至4個碳原子的取代或非取代的烷基、氫原子、羥基、羧基和磺?；娜我环N，R2表示鍵合至除了R3以外組成五元環(huán)的氮原子、羰基或碳原子的氫原子、羥基、具有1至4個碳原子的取代或非取代的烷基、羧基和磺?；娜我庖环N，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中溶解保護層的物質(zhì)選自由下列化合物(3)、下列化合物(4)和多元羧酸及其鹽組成的組
化合物(3)
化合物(4)
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的墨盒，其中溶解保護層的物質(zhì)包含多元羧酸及其鹽，該多元羧酸及其鹽在墨中的含量Y(mmol/l)滿足0.001≤Y≤0.02X+0.09的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中該保護層具有50nm以上至500nm以下的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墨盒，其中該熱噴墨頭具有墨液體室，并且該墨液體室的容積與同墨接觸的部分保護層的表面積之比為50μm3/μm2以下。
7.一種用于熱噴墨頭的墨，該熱噴墨頭設(shè)置有產(chǎn)生用于從噴射口噴射墨的熱能的發(fā)熱部，該發(fā)熱部在其與墨接觸的表面具有包含選自由氧化硅、氮化硅和碳化硅組成的組中的至少一種的保護層，
該墨包含溶解保護層的物質(zhì)和由下列通式(1)表示的化合物，
其中由通式(1)表示的化合物在墨中的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30的關(guān)系
式(1)
其中A表示具有1至4個碳原子的亞烷基或亞鏈烯基，其與氮原子、羰基和R3形成環(huán)，R1和R4的每一個獨立地表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；?、氨基甲?；?、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺酰基的任意一種，R2表示鍵合至A的任意碳原子的基團，R2表示氫原子、羥基、取代或非取代的烷基、取代或非取代的鏈烯基、取代或非取代的?；被柞；?、取代或非取代的羧基和取代或非取代的磺酰基的任意一種，n表示0至4的整數(shù)，并且R3表示碳或氮原子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種墨盒，其即使經(jīng)過長期貯藏，例如在物流或安裝在記錄設(shè)備上的狀態(tài)下，也不引起驅(qū)動脈沖的顯著變化，不引起輸出圖像的顯著變化，顯示滿意的傳輸特性和打印耐久性，在打印時不引起顯著的溫度升高，并可以穩(wěn)定形成良好的圖像。該墨盒包括設(shè)置有用于產(chǎn)生熱能以通過輸送口輸送墨的發(fā)熱部的熱噴墨頭并貯藏墨。該墨盒的特征在于在其中將包含選自由硅的氧化物、氮化物和碳化物組成的組中的至少一種化合物的保護層設(shè)置于發(fā)熱部與墨接觸的表面上，該墨包含溶解保護層的材料，以及多元羧酸或其堿金屬或堿土金屬、銨的鹽或伯、仲、叔胺的鹽或類似物質(zhì)，該多元羧酸或其堿金屬或堿土金屬、銨的鹽或伯、仲、叔胺的鹽或類似物質(zhì)的含量X(質(zhì)量％)滿足1≤X≤30。
文檔編號B41J2/215GK101218103SQ2006800249
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者山上英樹, 富岡洋 申請人:佳能株式會社